梅鋼精煉爐過程控制系統應用功能實現

摘 要：隨著梅鋼公司產品結構調整及工藝裝備升級技術改造要求，煉鋼廠新建二期項目。在二期煉鋼廠內建設1座雙工位LF鋼包精煉爐及相應的公輔設施。本論文介紹了新上線的精煉爐過程控制系統，著重從系統環境、系統功能、體系結構、通訊設計、關鍵模型技術等方面對系統進行了闡述。

關鍵詞：精煉；過程控制；系統；模型

1 引言

隨著公司產能的提升，二期煉鋼項目的建成及投產，新精煉爐過程控制系統也隨之上線運行，此次系統以煉鋼一期兩座精煉爐的過程控制系統作為設計依據，同時結合老系統開發過程中出現的問題，及系統上線后進行的功能完善情況，在系統設計時將部分系統功能進行了調整。同時結合Linux操作系統，使用C++語言對精煉爐模型程序進行了重新編寫。

2 系統環境

該系統采用了ftServer 6210雙路雙模塊冗余機架式服務器，服務器配備3個雙口1000Base-T以太網卡。并使用以高效性和靈活性著稱的Linux操作系統，同時使用IBM的DB2數據庫，系統的應用結構其構建基礎使用的是開放性好，可擴充能力強，應用開發功能完備的iPlature平臺。

3 系統功能介紹

3.1 應用功能總體說明

精煉爐過程控制系統控制的范圍是從前工序的鋼包到達精煉爐的鋼包臺車開始，經鋼包車到達處理位，爐蓋下降、通電處理、測溫采樣、合金投入、喂絲、爐蓋上升、鋼包引出，到達吊點吊離為結束。

精煉爐過程控制系統從煉鋼生產管理系統（L3）獲取生產計劃、制造標準、鋼種變更、爐次確定等信息，接收分析計算機的成份數據，及其他相關計算機系統的運轉狀況及生產實績信息。

精煉爐過程控制系統接收基礎自動化控制系統（L1）的過程實績數據，對現場的狀態和生產過程進行跟蹤控制、收集LF 生產的爐次實績及生產過程關鍵事件數據。同時將精煉爐的運轉狀況及作業實績數據發送給煉鋼生產管理系統及相關區域過程控制系統。

3.2 工程數據管理

精煉爐過程控制系統的工程數據管理主要包括：接收L3系統下發的制造標準，并可以在L2系統中進行查詢；接收L3系統下發的制造命令，并根據現場實際生產情況對制造命令進行變更、刪除以及爐次確定；根據與L3的出鋼計劃接收約定，接收、處理和管理L3下發的出鋼計劃；根據現場實際生產情況，接收L3下發的鋼種變更命令；接收煉鋼分析系統的分析結果，并存入數據庫，并顯示在L2畫面上；接收L1系統來的運轉狀況后，發送給煉鋼L3及相關L2系統；當一個爐次結束吊離后，將本爐次的生產實績發送給L3及相關L2系統。

3.3 過程控制

精煉爐過程控制系統主要是跟蹤和收集從鋼包到達精煉爐到鋼包吊離的整個過程中設備管理信息、作業時間信息、通電信息、合金投入信息、測溫采樣信息、喂絲信息、能介信息以及定周期信息。除此之外，精煉爐過程控制系統在線使用的設備進行登記及統計設備的使用次數，收集生產過程中的各種實績值，并保存到數據庫中。

控制流程如圖：

4 系統體系結構

該系統采集基礎自動化的現場實際數據等信息，在進行相關處理后，顯示在過程控制系統畫面上，用以指導現場生產和執行相應的操作，同時將現場的事件信息及實績數據發送給生產管理系統，結構圖如下：

5 系統通訊設計

5.1 L2系統與L1系統和L3系統的通訊方式

精煉爐服務器通過TCP/IP Socket的方式與基礎自動化控制系統和煉鋼企業管理系統進行數據通訊。服務器與基礎自動化控制系統和煉鋼企業管理系統建立通訊回線（與基礎自動化控制系統通訊使用的是靜態回線，與煉鋼企業管理系統通訊采用的是動態回線）。數據通過TCP/IP的方式完成發送或接收。TCP/IP Socket通訊的方式，所占用的資源少，參與通訊的L3系統以及各L2區域服務器無須開放本系統的數據庫資源給對方，是L2與L3之間通訊的最優方式。

5.2 通訊中間軟件

在系統通訊過程中使用了寶信開發的iXComPCS軟件，它是一款面向開發人員的外部通信中間件平臺，通過它可以實現網絡上計算機之間的數據通信。作為通信中間件，對上層的應用程序提供了統一的編程接口。

其主要組成為：

后臺進程管理服務通過通信核心服務，為應用提供實時可靠的數據傳輸服務，以及遠程管理服務為分布式操作提供了實現途徑；后臺控制工具，控制通信核心服務中的各回線的啟停；前臺控制工具，可以在異地對平臺進行控制；這里的應用泛指所有和平臺打交道的外部服務，包括應用開發人員編寫的應用服務和類似iPlature等中間件平臺等。

6 關鍵模型技術實現

6.1 精煉爐加熱模型

精煉爐加熱模型從精煉爐加熱及冶金學基本原理出發，對需要進行溫度升高和成分微調的鋼種進行處理，分為預報模塊和推定模塊。預報模塊的目的是根據每一爐次開始獲得的鋼液狀態、成分信息、首次測溫、目標溫度等信息，在精煉處理初期即給操作人員提供為達到一定鋼水溫度所必須的處理時間和通電操作等綜合信息指導；推定模塊的目的是在得到鋼水基本信息和操作量信息，如合金投入量等信息以后，推算加熱過程中鋼水溫度的趨勢，及加熱過程中所需要使用的通電操作信息。兩個模塊的綜合使用能夠逐漸優化精煉爐加熱工藝，使操作人員更好的控制處理過程，從而達到滿足生產節奏需要的同時降低生產成本的目的。

6.2 精煉爐合金模型

精煉爐合金模型的功能是根據鋼液初始成分和目標成分的要求，以及各成分最小、最大值等各種限制條件，計算最優的各合金投入量與合金投入組合。計算完成后，把各個合金投入量的結果下發給L1的投料系統，以便使冶煉的鋼水達到鋼種要求的目標成分。

合金最小成本模型根據鋼水初始成分和目標成分的要求，確定使合金投入總成本最小的合金投入組合、投入量。

7 結束語

本論文對梅鋼精煉爐過程控制系統的應用功能進行了詳細的闡述。隨著梅鋼產品品種的不斷增加，精煉爐將發揮越來越重要的作用，梅鋼精煉爐過程控制系統及相關模型上線以來一直穩定運行，系統采集到的實際生產數據為掌握精煉爐實際生產情況提供數據依據，而模型計算數據也給現場提供生產數據參考，為公司的降本增效做出貢獻。